3-کابل هم محور(کابل کواکسیال )

اتصالات [ ویرایش ]

یک کانکتور نر از نوع F که با کابل RG-6 مشترک استفاده می شود

یک کانکتور نر از نوع N

انتهای کابل های کواکسیال معمولاً به کانکتورها ختم می شود. کانکتورهای کواکسیال برای حفظ فرم کواکسیال در سراسر اتصال طراحی شده اند و امپدانس مشابهی با کابل متصل دارند. [4] اتصال دهنده ها معمولاً با فلزات با رسانایی بالا مانند نقره یا طلای مقاوم در برابر کدر شدن اندود می شوند. به دلیل اثر پوستی ، سیگنال RF تنها توسط آبکاری در فرکانس‌های بالاتر منتقل می‌شود و به بدنه رابط نفوذ نمی‌کند. نقره با این حال به سرعت کدر می شود و سولفید نقره تولید شده رسانایی ضعیفی دارد و عملکرد رابط را کاهش می دهد و نقره را به گزینه ای ضعیف برای این کاربرد تبدیل می کند. [7]

پارامترهای مهم [ ویرایش ]

کابل کواکسیال نوع خاصی از خط انتقال است ، بنابراین مدل های مدار توسعه یافته برای خطوط انتقال عمومی مناسب هستند. معادله تلگراف را ببینید .

نمایش شماتیک اجزای اولیه یک خط انتقال

نمایش شماتیک یک خط انتقال کواکسیال که امپدانس مشخصه را نشان می دهد $Z_{0}$

پارامترهای فیزیکی [ ویرایش ]

در بخش زیر از این نمادها استفاده می شود:

طول کابل، $ساعت$ .
قطر خارجی هادی داخلی ، $د$ .
قطر داخلی سپر، $دی$ .
ثابت دی الکتریک مقره، $\epsilon$ . ثابت دی الکتریک اغلب به عنوان ثابت دی الکتریک نسبی ذکر می شود $\epsilon_r$ به ثابت دی الکتریک فضای آزاد اشاره دارد $\epsilon _{0}$ : $\epsilon = \epsilon_r \epsilon_0$ . هنگامی که عایق مخلوطی از مواد دی الکتریک مختلف باشد (مثلاً فوم پلی اتیلن مخلوطی از پلی اتیلن و هوا است)، اصطلاح ثابت دی الکتریک موثر $\epsilon _{{eff}}$ اغلب استفاده می شود.
نفوذپذیری مغناطیسی عایق، $\mu$ . نفوذپذیری اغلب به عنوان نفوذپذیری نسبی ذکر می شود $\mu _{r}$ به نفوذپذیری فضای آزاد اشاره دارد $\mu _{0}$ : $\mu =\mu _{r}\mu _{0}$ . نفوذپذیری نسبی تقریباً همیشه 1 خواهد بود.

پارامترهای اساسی الکتریکی [ ویرایش ]

ظرفیت شنت در واحد طول، بر حسب فاراد بر متر. [8]

$\left({\frac {C}{h}}\right)={2\pi \epsilon \over \ln(D/d)}={2\pi \epsilon _{0}\epsilon _{r} \over \ln(D/d)}$

اندوکتانس سری در واحد طول، بر حسب هنری بر متر.

$\left({\frac {L}{h}}\right)={\mu \over 2\pi }\ln(D/d)={\mu _{0}\mu _{r} \over 2 \pi }\n(D/d)$

مقاومت سری در واحد طول، بر حسب اهم بر متر. مقاومت در واحد طول فقط مقاومت هادی داخلی و سپر در فرکانس های پایین است. در فرکانس‌های بالاتر، اثر پوستی با محدود کردن رسانش به یک لایه نازک از هر رسانا، مقاومت مؤثر را افزایش می‌دهد.
رسانایی شنت در واحد طول، بر حسب زیمنس بر متر. رسانایی شانت معمولاً بسیار کوچک است زیرا از عایق هایی با خواص دی الکتریک خوب استفاده می شود ( مماس تلفات بسیار کم ). در فرکانس های بالا، یک دی الکتریک می تواند از دست دادن مقاومتی قابل توجهی داشته باشد.

پارامترهای الکتریکی مشتق شده [ ویرایش ]

امپدانس مشخصه بر حسب اهم (Ω). امپدانس مختلط Z یک خط انتقال بینهایت طول دارد:

$Z={\sqrt {\frac {R+sL}{G+sC}}}$

جایی که R مقاومت در واحد طول، L اندوکتانس در واحد طول، G رسانایی در واحد طول دی الکتریک، C ظرفیت خازنی در واحد طول، و s = jω = j 2 πf فرکانس است. ابعاد "در واحد طول" در فرمول امپدانس لغو می شود.

در DC دو عبارت راکتیو صفر هستند، بنابراین امپدانس دارای ارزش واقعی است و بسیار زیاد است. به نظر می رسد

$Z_{\mathrm {DC} }={\sqrt {\frac {R}{G}}}$ .

با افزایش فرکانس، اجزای راکتیو اثر می‌گذارند و امپدانس خط دارای مقادیر پیچیده می‌شود. در فرکانس های بسیار پایین (محدوده صوتی، مورد علاقه سیستم های تلفن) G معمولاً بسیار کوچکتر از sC است، بنابراین امپدانس در فرکانس های پایین

$Z_{\mathrm {LowFreq} }={\sqrt {\frac {R}{sC}}}$ ،

که مقدار فاز آن 45- درجه است.

در فرکانس‌های بالاتر، عبارت‌های راکتیو معمولاً بر R و G غالب هستند و امپدانس کابل دوباره با ارزش واقعی می‌شود. این مقدار Z 0 است، امپدانس مشخصه کابل:

$Z_{0}={\sqrt {\frac {sL}{sC}}}={\sqrt {\frac {L}{C}}}$ .

با فرض اینکه خواص دی الکتریک مواد داخل کابل به طور قابل ملاحظه ای در محدوده عملکرد کابل تغییر نمی کند، امپدانس مشخصه مستقل از فرکانس است که در حدود پنج برابر فرکانس قطع محافظ است . برای کابل های کواکسیال معمولی، فرکانس قطع محافظ 600 (RG-6A) تا 2000 هرتز (RG-58C) است. [9]

پارامترهای L و C از نسبت قطر داخلی ( d ) و خارجی ( D ) و ثابت دی الکتریک ( ε ) تعیین می شوند. امپدانس مشخصه توسط [10] داده می شود.

$Z_{0}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {\mu }{\epsilon }}}\ln {\frac {D}{d}}\approx {\frac {59.9\Omega }{\sqrt {\epsilon _{r}}}}\ln {\frac {D}{d}}\approx {\frac {138\Omega }{\sqrt {\epsilon _ {r}}}}\log _{10}{\frac {D}{d}}$

تضعیف (تلفات) در واحد طول، بر حسب دسی بل بر متر. این بستگی به تلفات مواد دی الکتریک پرکننده کابل و تلفات مقاومتی در هادی مرکزی و محافظ بیرونی دارد. این تلفات وابسته به فرکانس هستند و با افزایش فرکانس تلفات بیشتر می شود. با افزایش قطر کابل می توان تلفات اثر پوستی در هادی ها را کاهش داد. کابلی با قطر دو برابر، نصف مقاومت در برابر پوسته را خواهد داشت. با نادیده گرفتن تلفات دی الکتریک و سایر موارد، کابل بزرگتر تلفات دسی بل در متر را به نصف کاهش می دهد. در طراحی یک سیستم، مهندسان نه تنها تلفات کابل بلکه تلفات کانکتورها را نیز در نظر می گیرند.
سرعت انتشار بر حسب متر بر ثانیه سرعت انتشار به ثابت دی الکتریک و نفوذپذیری (که معمولاً 1 است) بستگی دارد.

$v={1 \over {\sqrt {\epsilon \mu }}}={c \over {\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}}$

باند تک حالته. در کابل کواکسیال، حالت غالب (حالتی که کمترین فرکانس قطع را دارد) حالت TEM است که فرکانس قطع آن صفر است. این حالت تا dc منتشر می شود. حالت با کمترین قطع بعدی، حالت TE 11 است. این حالت دارای یک "موج" (دو تغییر قطبیت) در دور زدن محیط کابل است. با یک تقریب خوب، شرط انتشار حالت TE 11 این است که طول موج در دی الکتریک بیشتر از محیط متوسط عایق نباشد. این است که فرکانس حداقل است

$f_{c}\تقریباً {1 \over \pi ({D+d \بیش از 2}){\sqrt {\mu \epsilon }}}={c \over \pi ({D+d \بیش از 2}) {\sqrt {\mu _{r}\epsilon _{r}}}}$ .

از این رو، کابل از تا dc تا این فرکانس تک حالته است و ممکن است در عمل تا 90 درصد [11] این فرکانس استفاده شود.

اوج ولتاژ. پیک ولتاژ توسط ولتاژ شکست مقره تنظیم می شود.: [12]

$V_{p}=\,E_{d}\,{\frac {d}{2}}\,\ln \left({\frac {D}{d}}\راست)$

جایی که

E d ولتاژ شکست مقره بر حسب ولت بر متر است

d قطر داخلی بر حسب متر است

D قطر بیرونی بر حسب متر است

پیک ولتاژ محاسبه شده اغلب توسط یک فاکتور ایمنی کاهش می یابد.

+ نوشته شده در دوشنبه نهم خرداد ۱۴۰۱ ساعت 12:5 توسط علی رضا نقش |

کامپیوتر و ریاضی با علی رضا نقش

آموزش